专利名称：用于内燃发动机的失火探测设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于内燃发动机的失火探测设备，并且更加具体地涉及这样一 种失火探测设备，该失火探测设备用于基于有关在发动机气缸中发生失火时波动的旋转 的信息而探测未能在火花点火类型的多缸内燃发动机中组装的发动机气缸中的任何一个 气缸中被点火和燃烧的燃料的失火。
背景技术：
通常，由于各种原因例如电控制器件的故障和突然改变的空气燃料混合物的比 率，易于在火花点火类型的多缸内燃发动机(在下文中还被简单地称作发动机或者内燃 发动机)的运行期间引起未能被点火和燃烧的燃料的这种失火。在火花点火类型的多缸 内燃发动机中组装的发动机气缸(在下文中还被简单地称作气缸)中的任何一个的燃烧冲 程中引起的失火导致从在具有相同负载的正常状态下产生的发动机输出扭矩以及曲柄角 速度降低的发动机的输出扭矩以及降低的曲柄角速度。为了探测失火，迄今已经提出并 且因此已知很多失火探测设备，其中每一个均通过探测内燃发动机的旋转速度波动而判 定失火。作为用于在内燃发动机中使用的失火探测设备的典型实例之一，在日本专利特 许公开No.2002-202000中公开了并且因此已知一种失火探测设备。当比较使得曲轴从压 缩上止点旋转到预定曲柄角度所需要的时间与用于判定失火的判定阈值以判定失火时， 所公开的失火探测设备能够通过校正所述判定阈值而增强失火探测的准确度，该判定阈 值和用作设于进气系统中的进气门的滚流发生器气门的运行状态相对应。另外，日本专利特许公开No.05-180063、No.08-270490、No.04-159438 和 No.2000-282940分别地公开了失火探测设备，其每一个均旨在增强失火探测的准确度。 为此目的，在日本专利特许公开No.05-180063中公开的失火探测设备被构成为提供相应 于由自动变速器和手动变速器示例的变速机构的类型的多个专用空载映射和加载负载映 射并且选择相应于变速机构的类型和离合器接合状态的不同的判定值映射。在日本专利 特许公开No.08-270490中公开的失火探测设备适于在分别的映射中存储通过学习在发动 机气缸之间的旋转速度偏差而获得的校正值和根据每一个发动机气缸的进气的量(即， 负载)的校正值，然后比较在利用校正值校正之后的每一个发动机气缸的每一个燃烧冲 程的旋转速度波动量与失火判定值。在日本专利特许公开No.04-159438中公开的失火探测设备被设计成相应于发 动机的旋转速度和负载而改变失火判定水平的计算条件，该负载是与曲轴接合的惯性重 量，该惯性重量通过档位和离合器接合状态而改变。在日本专利特许公开No.2000-282940中公开的失火探测设备功能用于相对于当 粗糙度(即，燃烧波动)控制不起作用时的空燃比反馈控制的增益将当粗糙度控制起作用 时空燃比反馈控制的增益改变为小的值，从而响应于空燃比的改变使得沿着延迟角度方 向的点火正时的校正不被沿着提前角方向的点火正时的校正大大限制。
发明内容
本发明所要解决的问题在上述相关技术中可用于内燃发动机的失火探测设备按照点火次序(即按照燃 烧冲程次序)对于每一个气缸在每一个测量周期中执行失火判定，所述测量周期是使得 曲轴从压缩上止点旋转以达到预定曲柄角度所需要的时间(例如，在六缸发动机中120度 CA时间)。然而，即使当在其中失火发生的测量周期随后的测量周期中没有失火发生 时，传统的失火探测设备也可能错误地判定出失火，这是因为当发动机在其中在失火时 旋转在很大程度上波动的状态下运行时，在失火时的旋转波动继续至随后的测量周期。更加具体地，在低负载状态下并且在点火角度具有大的点火延迟角度时，例 如，在发动机起动之后即刻地空转运行以加热催化转化器时，发动机的旋转由于单次失 火而被大大地降低。因此，当在随后的失火测量周期中旋转速度仍被降低时，即使当实 际上没有失火发生时，也可能错误地判定失火。此外，由于失火探测易于受到在点火时 彼此邻接的气缸，即，在相继燃烧冲程中的气缸的、部分交迭的两个燃烧冲程的影响， 所以用于具有四个气缸或者更多气缸的多缸四冲程内燃发动机的传统的失火探测设备趋 向于错误地探测失火。用于内燃发动机的传统的失火探测设备未能在探测失火时提供充分的准确度。因此，本发明的一个目的在于提供一种用于火花点火类型的内燃发动机的失火 探测设备，即使当内燃发动机在低负载状态下运行并且点火角度具有大的点火延迟角度 时，该失火探测设备也能够准确地探测失火。问题解决方案为了实现该目的，(1) 一种用于火花点火类型的多缸内燃发动机的失火探测设 备，具有测量装置，用于对于按照点火次序相继的多个发动机气缸在测量周期中测量 多缸内燃发动机的曲轴的旋转波动量，该测量周期示意旋转角度的预定范围；失火判定 装置，用于根据通过比较由测量装置测量的波动量与预定的第一判定阈值获得的结果而 判定在该多个发动机气缸中的任何一个中失火是否发生；运行状态判定装置，用于判定 多缸内燃发动机是否在预定的特定运行状态下运行；和点火角度判定装置，用于判定点 火角度是否大于预定的点火延迟角度，其中该失火判定装置设有第一判定阈值映射， 该第一判定阈值映射表示作为所述多缸内燃发动机的旋转速度的函数的所述第一判定阈 值；和第二判定阈值映射，该第二判定阈值映射表示作为所述多缸内燃发动机的旋转速 度的函数的、比所述第一阈值大的第二判定阈值，当运行状态判定装置判定多缸内燃发 动机在预定的特定运行状态下运行并且点火角度判定装置判定点火角度大于预定的延迟 角度时，该失火判定装置通过比较波动量与第一判定阈值和第二判定阈值判定失火是否 发生，并且，当运行状态判定装置判定多缸内燃发动机未在预定的特定运行状态下运行 或者点火角度判定装置判定点火角度不大于预定的点火延迟角度时，该失火判定装置仅 通过比较波动量与第一判定阈值判定失火是否发生。根据上述结构，当多缸内燃发动机未在特定运行状态(即，低负载状态)下运 行或者点火角度不大于预定的点火延迟角度时，失火探测设备能够基于在第一判定阈值 映射中相对于发动机的旋转速度设定的第一判定阈值而判定在该多个发动机气缸中的任何一个中失火是否发生。同时，当多缸内燃发动机在特定运行状态下运行并且点火角度 大于预定的点火延迟角度时，失火探测设备不仅基于在第一判定阈值映射中相对于多缸 内燃发动机的各个旋转速度设定的第一判定阈值而且还基于在第二判定阈值映射中相对 于多缸内燃发动机的旋转速度设定的第二判定阈值判定在该多个发动机气缸中的任何一 个中失火是否发生，该第二判定阈值映射与第一判定阈值映射相比设置有更大的旋转中 的波动(即旋转波动)的量。因此，即使当在其中失火发生的测量周期中的旋转波动影 响到其中没有失火发生的随后的测量周期同时发动机在特定运行状态下运行并且点火角 度具有大的延迟角时，该失火探测设备也准确地基于利用第二判定阈值设定的第二判定 阈值映射判定失火，该第二判定阈值与第一判定阈值相比设定有更大的旋转波动量。理 想的是，第二判定阈值被如此设定，使得在第一判定阈值和第二判定阈值之间的差异小 于相对于由于失火引起的最小旋转波动量设定的第一判定阈值，这是因为，当在其中失 火发生的测量周期中的旋转波动影响到随后的其中没有失火发生的测量周期时，在随后 的其中没有失火发生的测量周期中的旋转波动量被从前一其中失火发生的测量周期降低 (即，在随后的其中没有失火发生的测量周期中曲轴的旋转减速度降低)。在以上根据(1)描述的、用于火花点火类型的内燃发动机的失火探测设备中， 理想的是(2)在失火判定装置从基于第一判定阈值映射的值的比较结果判定在该多个发 动机气缸之一中失火发生同时运行状态判定装置判定多缸内燃发动机在预定的特定运行 状态下运行并且点火角度判定装置判定点火角度大于预定的点火延迟角度时的测量周期 随后的测量周期中，失火判定装置运行以从基于第二判定阈值映射的值的比较结果判定 在该多个发动机气缸中的任何一个中失火是否发生。根据上述结构，当失火发生时，即使在发动机在特定运行状态下运行并且点火 角度具有大的延迟角时，该失火探测设备也能够在最简单的过程中快速地并且准确地探 测失火。在以上根据(1)和(2)描述的、用于火花点火类型的内燃发动机的失火探测设备 中，(3)测量装置可以运行以对于按照点火次序相继的所述多个发动机气缸、根据所述测 量周期的两个相继周期之间的使得所述曲轴在经过压缩上止点之后达到预定的曲柄角度 所需要的旋转时间的差异，来在测量周期中测量所述曲轴的旋转的所述波动量，并且在 第二判定阈值映射中表示的第二判定阈值可以被设为具有的需要旋转时间比在第一判定 阈值映射中表示的第一判定阈值的、相应的需要旋转时间长。根据上述结构，对于按照点火次序相继的多个发动机气缸中的每一个，仅仅通 过设置预定的曲柄角度从而点火在测量周期开始时发生，该失火探测设备能够几乎确信 地在测量周期中测量由于失火而引起的旋转波动的影响，所述测量周期对应于使得曲轴 达到预定的曲柄角度所需要的旋转时间。在以上根据(1)到(3)描述的、用于火花点火类型的内燃发动机的失火探测设 备中，理想的是(4)该特定运行状态包括多缸内燃发动机的旋转速度小于预定的旋转速 度、用于多缸内燃发动机的冷却水的温度低于用于多缸内燃发动机的起动的预定的水温 度，和多缸内燃发动机运行以加热用于清洁排气的催化转化器。根据上述结构，该失火探测设备能够利用被用于内燃发动机的电子控制的现有 信息而确信地探测内燃发动机在特定运行状态下运行。
在以上根据⑴到(4)描述的、用于火花点火类型的内燃发动机的失火探测设备 中，进一步理想的是(5)该特定运行状态包括用于多缸内燃发动机的进气量小于在低负 载状态下的预定的进气量和多缸内燃发动机能够与之脱离的惯性负载脱离。在此情形中，该失火探测设备也能够利用被用于内燃发动机的电子控制的现有 信息而确信地探测内燃发动机在特定运行状态下运行。在以上根据⑴到(5)描述的、用于火花点火类型的内燃发动机的失火探测设备 中，理想的是(6)该失火探测设备进一步具有模式判定装置，用于当失火判定装置判定 在该多个发动机气缸之一中失火发生时，判定在包括在该多个发动机气缸中的失火的一 个的、按照点火次序相继的多个发动机气缸中的失火模式。根据上述结构，当探测到失火时，对于按照点火次序相继的该多个发动机气 缸，该失火探测设备能够通过关于燃烧持续时间判定多个失火和它们的失火模式而更加 准确地判定失火。在以上根据⑴到(6)描述的、用于火花点火类型的内燃发动机的失火探测设备 中，理想的是(7)该多缸内燃发动机具有超过四个气缸的发动机气缸。根据上述结构，即使发动机被构造成其中当发动机在特定运行状态下运行并且 点火角度具有大的延迟角度时在其中失火发生的测量周期中的旋转波动很可能影响到随 后的其中没有失火发生的测量周期，该失火探测设备也能够准确地探测失火。本发明提供了一种用于火花点火类型的内燃发动机的失火探测设备，即使当内 燃发动机在低负载状态下运行并且点火角度具有大的延迟角度时该失火探测设备也能够 准确地探测失火，这是因为，当在其中失火发生的测量周期中的旋转波动影响到随后的 其中没有失火发生的测量周期同时发动机在低负载状态下运行并且点火角度具有大的延 迟角度时，除了基于第一判定阈值映射的失火判定外，根据本发明的失火探测设备还基 于在第二判定阈值映射中设定的判定阈值判定失火，该第二判定阈值映射与第一判定阈 值映射相比设定有更大的旋转波动量。
图1是示意根据本发明的一个优选实施例的用于内燃发动机的失火探测设备的 结构的概略图；图2是概略地示意根据该实施例的内燃发动机的顶视图；图3是构成根据该实施例的失火探测设备的ECU的功能块图；图4是示出根据该实施例的气缸的曲柄角度和爆炸燃烧冲程的关系的解释图； 并且图5A和5B是示出在根据该实施例的用于内燃发动机的失火探测设备中使用的 失火判定水平的解释图。
具体实施例方式将在下文中参考附图描述根据本发明用于内燃发动机的失火探测设备的一个优 选实施例。图1是示意根据本发明的一个实施例的、用于火花点火类型的内燃发动机的失火探测设备的构造的概略图。图2是概略地示意根据该实施例的内燃发动机的顶视图。将首先在下文中描述用于内燃发动机的失火探测设备的构造。如在图1和2中 所示，应用本实施例的火花点火类型的内燃发动机(在下文中还被简单地称作发动机或 者内燃发动机)被构造成将被安装于汽车中的、具有多于四个发动机气缸(在下文中还被 简单地称作气缸)的多缸发动机1，例如六气缸V型发动机(在图1中仅仅以截面方式示 出一个气缸)。每一个气缸Ia在其中设有被活塞2分离的燃烧室3、通过未示出的气门 驱动机构驱动的进气门4和排气门5，和被布置成暴露于燃烧室3中的火花塞6。设有节 气门8和具有给定容积的稳压罐9的进气管道7被连接到燃烧室3并且形成进气通道。如在图2中所示，发动机1布置有一对气缸组Ibl和lb2，每一个气缸组均具有 三个气缸lal、la3和la5，以及la2、la4和la6。每一个气缸的活塞2通过曲轴10的部 分利用在活塞2和曲柄之间的连杆而被连接到曲柄(见图1)，但是细节未示出。布置于气缸Ia(气缸Ial到la6中的每一个)上的喷射器(燃料喷射阀)11被连 接到输送管道12，该输送管道12向气缸Ia输送燃料。被燃料罐15中的燃料泵16排放 的燃料(例如，汽油)通过预定的燃料通道而被供应到输送管道12。发动机1可以是直 接喷射发动机、进气口喷射发动机，或者执行直接喷射和进气口喷射这两者的双喷射发 动机中的任何一种，只要燃料喷射被以电子方式控制即可。此外，发动机可以是使用除 了汽油之外的燃料的柴油发动机或者燃气发动机(LPG发动机或者LNG发动机)。用于 清洁排气的催化转化器19被设于用于发动机1的排气管道18。喷射器11和火花塞6被分别地布置于燃烧室3的附近。喷射器11和火花塞6 分别地被燃料喷射信号Pa和点火正时控制信号Pb控制，该燃料喷射信号Pa和点火正时 控制信号Pb从用于以电子方式控制发动机1的发动机电子控制单元(ECU) 30输出。虽然未示出发动机ECU30的具体硬件结构，但是发动机ECU30由中央处理单元 (CPU) 31,只读存储器(ROM)32、随机访问存储器(RAM) 33和用于备份的非易失存储 器34构成。发动机ECU30还设有包括A/D转换器的输入接口电路35，和输出接口电路 36。发动机ECU30的输入接口电路35与在发动机1上安装的各种传感器联接，该 传感器例如用于探测进气流量的空气流量计41、用于关于每一个预定曲柄角度(例如， 30度曲柄角度)探测曲轴的旋转的曲柄角度传感器42、用于探测节气门的开度的节流传 感器43、用于探测车辆速度的速度传感器44、用于探测凸轮轴的旋转角度的位置的凸轮 位置传感器(气缸识别传感器)45、用于探测进气的温度的进气温度传感器46、用于探测 冷却水的温度的水温度传感器47，和用于探测排气中的氧浓度的氧传感器48。发动机 ECU30被构成为从这些传感器获取传感器信息。发动机ECU30的输出接口电路36不仅 与喷射器11联接，而且还与用于通过分配器(未示出)使得火花塞6点火的点火器(未 示出)联接并且与用于打开和关闭燃料泵16的继电器开关电路(未示出)联接。发动机ECU30的CPU31构成为在与RAM33和备份存储器34交换数据时根据主 要地在ROM32中存储的控制程序而基于从输入接口电路35获取的传感器信息、预定的设 置值信息、映射数据等执行算术处理，并且通过输出接口电路36根据处理结果输出控制 信号从而以电子方式控制发动机1。更加具体地，发动机ECU30基于来自空气流量计41和曲柄角度传感器42的信息计算发动机1的每一转的进气量，并且计算基本燃料喷射时间，其中喷射器11工作以 喷射相应于每一转的进气量的燃料量从而满足预定的目标空燃比。然后，发动机ECU30 利用基于来自各种传感器的信号而对基本燃料喷射时间的校正来确定最优燃料喷射时间 以实现最优空燃比，并且在当曲轴达到预定曲柄角度的时刻进行由喷射器11执行的燃料 喷射。此外，发动机ECU30根据发动机1的运行状态控制点火正时和节气门的开度。进 而，发动机ECU30通过输出接口电路36驱动喷射器11，并且输出用于将在发动机1中喷 射的燃料量控制为目标燃料喷射量的燃料喷射信号Pa、用于通过点火器控制使得火花塞 6点火的时刻的点火正时控制信号Pb，和用于继电器开关打开和关闭燃料泵16的开关信 号。除了上述功能，发动机ECU30还具有判定失火的功能，这将在以后描述。图3是示出构成根据本实施例的失火探测设备的发动机ECU30的功能块图。如 在图3中所示，发动机ECU30构造有旋转波动测量部51 (测量装置)和失火判定部55(失 火判定装置)，该旋转波动测量部51用于在对于在相继燃烧冲程中的、发动机1的多个气 缸la(例如，第一气缸Ial和第二气缸la2、第二气缸la2和第三气缸la3…或者第六气缸 la6和第一气缸Ial)的相继测量周期中测量曲轴10的旋转波动量DTdi，并且该失火判定 部55用于根据由旋转波动测量部51测量的旋转波动量DTdi与预定的判定阈值的比较结 果判定在该多个气缸Ia中的任何一个中失火是否发生。旋转波动测量部51具有需要时间计算部52，用于对于在相继燃烧冲程中的该多 个气缸Ia中的每一个计算使得曲轴10从压缩上止点旋转以达到预定曲柄角度(例如，120 度CA)所需要的旋转时间，和波动计算部53，用于计算由需要时间计算部52在两个相继 测量周期之间计算的需要旋转时间的差异作为曲轴10关于测量周期的旋转波动量DTdi。 需要时间计算部52类似于用于计算使得曲轴旋转恒定角度所需要的时间的已知的计算装 置。波动计算部53在RAM33的工作存储器区域的一个部分中存储需要旋转时间的至少 一个或者多个在前计算值(例如，两个在前计算值)，并且在计算出最近的需要旋转时间 时将在最近的需要旋转时间和在RAM33中存储的最后计算的需要旋转时间之间的差异输 出到失火判定部55作为新的旋转波动量DTdi。同时，失火判定部55包括低负载判定部56 (运行状态判定装置)，用于判定发动 机1是否在预定的低负载状态下运行；点火角度判定部57 (点火角度判定装置)，用于判 定发动机1的点火角度是否大于预定的点火延迟角度Ar，和判定部58，用于在根据低负 载判定部56、点火角度判定部57和失火判定部55的判定结果改变失火判定条件的同时来 判定失火。用于由低负载判定部56判定低负载状态的低负载状态是预定的并且存储于备份 存储器34中。上述低负载状态包括发动机1的旋转速度ne小于接近空转速度的预定旋 转速度，节气门的开度处于最小值，经过发动机1的水套部分(未详细地示出)的冷却水 的温度低于预定的起动判定水温度，和发动机1运行以加热排气催化转化器19。据此， 当发动机1在起动之后即刻地运行以加热发动机1或者排气催化转化器19时，低负载状 态因此得以判定。此外，低负载状态包括用于发动机1的进气量小于在低负载状态下 的预定的进气量；和发动机1与之接合和脱离的惯性负载，例如离合器、变速齿轮，在 随后的阶段中正被脱离。
点火角度判定部57基于点火正时控制信号Pb识别点火正时并且判定点火角度是 否大于在ROM31中或者在备份存储器34的存储器区域的一个部分中预先存储的点火延迟 角度Ar。判定部58具有第一判定阈值映射M1，用于作为发动机1的旋转速度ne的函 数确定第一判定阈值thl ；和第二判定阈值映射M2，用于作为发动机1的旋转速度ne的 函数确定大于第一判定阈值thl的第二判定阈值th2。此外，当低负载判定部56判定发动机在低负载状态下运行并且点火角度判定部 57判定点火角度大于点火延迟角度Ar时，判定部58基于第一判定阈值映射Ml和第二判 定阈值映射M2判定在多个气缸Ia中的任何一个中失火是否发生。在全部其它情形中， 判定部58基于第一判定阈值映射Ml判定在多个气缸Ia中的任何一个中失火是否发生。更加具体地，当低负载判定部56判定发动机在低负载状态下运行并且点火角度 判定部57判定点火角度大于点火延迟角度Ar并且另外判定部58在前一测量周期中基于 第一判定阈值映射Ml判定在多个气缸Ia之一中失火发生时，然后判定部58对于随后的 测量周期基于第二判定阈值映射M2判定在多个气缸Ia中的任何一个中失火是否发生。在用于判定部58的第二判定阈值映射M2中的第二判定阈值th2相对于发动机1 的旋转速度ne设为比在第一判定阈值映射Ml中设定的第一判定阈值thl大。当在其中失火发生的失火测量周期期间的旋转波动影响到其中没有失火发生 的、随后的没有失火的测量周期时，在随后的没有失火的测量周期中的旋转波动量DTdi 小于在最后的失火测量周期中的旋转波动量DTdi。换言之，在随后的没有失火的测量周 期中的旋转波动量小于在前一失火测量周期中的旋转波动量。因此，第二判定阈值th2设 定为使得在第一判定阈值thl和第二判定阈值th2之间的差异变得小于相应于当失火发生 时的旋转波动量DTdK最小值)的第一判定阈值thl。除了上述功能部，失火判定部55还设有失火模式判定部59 (模式判定装置)，用 于当在多个气缸Ia之一中失火得以判定时对于在相继燃烧冲程中的多个气缸Ia判定旋转 波动量DTdi的波动模式。失火模式判定部59例如使用在RAM33中存储的两个需要旋转 时间值和最近计算的需要时间值而对于三个相继地点火的气缸、更加具体地在相继燃烧 冲程中的三个气缸(例如气缸Ial到la3，la2到la4…，或者la6到la2)探测失火模式， 例如其中仅仅气缸之一失火的单一气缸失火；其中两个相继地点火的气缸顺序地失火的 两个相继气缸失火；和其中在两次失火之间一个正常燃烧发生的间歇的两个气缸失火， 以通过另外地执行适于各个失火模式的失火判定而进一步增强失火判定的准确度。如例 如在日本专利特许公开No.2003-343340中公开地，这种失火模式的判定过程是已知的。然后将在下文中描述失火探测设备的运行。在根据如上所述构造的本实施例的、用于内燃发动机的失火探测设备中，旋转 波动测量部51获取对于曲轴10的每一个预定旋转角度的由曲柄角度传感器42产生的旋 转探测脉冲。需要时间计算部52对于在相继燃烧冲程中的多个气缸Ia中的各个气缸顺 序地计算使得曲轴10在经过压缩上止点之后达到预定曲柄角度所需要的旋转时间。此外，波动计算部53在RAM33的工作存储器区域的一个部分中存储并且保留 需要时间的至少一个在前计算值，并且，每当计算出最近的需要时间时，计算在计算出 的最近需要时间和在RAM33中存储的最后需要时间之间的差异，然后输出所述差异作为用于最近测量周期的旋转波动量DTdi。图4是示出爆炸燃烧冲程的次序和与发动机1的气缸的曲柄角度的关系的解释 图，并且参考符号Tdi对应于测量周期。在旋转波动测量部51向其馈送旋转波动量DTdi的失火判定部55中，低负载判 定部56判定发动机1是否在预定低负载状态下运行并且点火角度判定部57判定发动机1 的点火角度是否大于预定点火延迟角度Ar。判定部58根据低负载判定部56、点火角度 判定部57和失火判定部55的判定结果而改变失火判定的判定条件时判定失火是否发生。图5A和5B是示出失火判定的判定条件的解释图。具体地，当发动机1的负载不满足上述低负载状态或者点火角度未被延迟超过 预定点火延迟角度Ar时，如在图5A中所示，失火探测设备基于在第一判定阈值映射Ml 中设定的、作为发动机1的旋转速度ne的函数确定的第一判定阈值thl判定在多个气缸 Ia中的任何一个中失火是否发生。失火气缸是以已知方法判定的。在另一方面，当发动机1在低负载状态下运行并且点火角度大于预定点火延迟 角度Ar时，例如当发动机1在起动之后即刻地运行以加热排气催化转化器19时，该设备 不仅基于在第一判定阈值映射Ml中设定的、作为旋转速度ne的函数确定的第一判定阈 值thl而且还基于被设为大于第一判定阈值thl的第二判定阈值th2判定在多个气缸Ia中 的任何一个中失火是否发生。据此，即使当发动机在低负载状态下运行并且点火角度具 有大的延迟角度时在失火测量周期中的旋转波动影响到随后的没有失火的测量周期，失 火探测设备也能够准确地探测失火，这是因为，失火是基于被设为大于第一判定阈值thl 的第二判定阈值th2而得以判定的。特别地，在本实施例中，当在失火判定部55中的判定部58在测量周期中基于第 一判定阈值映射Ml判定出失火发生同时判定出发动机1在低负载状态下运行并且点火角 度大于预定点火延迟角度Ar时，失火判定部55中的判定部58在随后的测量周期中基于 第二判定阈值映射M2判定失火是否发生。据此，失火探测设备能够在简单的过程中快 速地并且准确地探测失火。此外，旋转波动测量部51构造成根据对于在相继燃烧冲程中的多个气缸Ia中的 每一个在经过压缩上止点之后达到预定曲柄角度Ap的需要旋转时间的差异而对于每一个 特定曲柄角度Adi在每一个测量周期Tdi中测量旋转波动量DTdi，并且在第二判定阈值映 射M2中的第二判定阈值th2相对于发动机1的各个旋转速度设为具有比在第一判定阈值 映射Ml中的第一判定阈值thl长的需要旋转时间。因此，仅仅通过将预定曲柄角度Ap 设置成使得点火正时成为测量周期的开始，旋转波动测量部51能够几乎确信地测量旋转 波动对于在失火测量周期Tdi中的失火的影响，所述失火测量周期对应于对于在相继燃烧 冲程中的多个气缸Ia中的每一个气缸使得曲轴达到预定曲柄角度Ap的需要旋转时间。另外，在根据本实施例的失火探测设备中，因为由低负载判定部56使用的低负 载状态包括发动机1的旋转速度ne小于接近空转速度的预定旋转速度、用于发动机1的 冷却水的温度低于预定的起动判定水温度，和发动机1运行以加热排气催化转化器19， 所以低负载判定部56能够利用被用于发动机1的电子控制的现有信息而确信地探测内燃 发动机的低负载运行状态。而且，因为低负载状态进一步包括用于发动机1的进气量小于在低负载状态下的预定进气量和发动机1能够与之接合和脱离的惯性负载被脱离，所以失火探测设备能 够更加准确地探测发动机1的低负载运行状态。此外，在本实施例中，当失火判定部55中的判定部58判定出在多个气缸Ia之 一中失火发生时，失火模式判定部59对于包括失火气缸Ia的、在相继燃烧冲程中的多个 气缸Ia判定失火模式。据此，通过当判定出失火时进一步对于包括失火气缸Ia的、在 相继燃烧冲程中的多个气缸Ia关于燃烧持续时间判定多个失火和它们的失火模式，失火 探测设备能够更加准确地判定失火。进而，因为本实施例涉及具有多于四个气缸的发动机，所以即使在发动机具有 的结构中在失火测量周期中的旋转波动很可能影响到随后的没有失火的测量周期同时发 动机在低负载状态下运行并且点火角度具有大的延迟角度，失火探测设备也能够准确地 探测失火。如在前面描述地，因为除了基于第一判定阈值thl判定失火，根据本实施例的失 火探测设备还基于被设为大于第一判定阈值thl的第二判定阈值th2判定失火，所以即使 发动机在低负载状态下运行并且点火角度具有大的延迟角度，失火探测设备也能够准确 地探测失火。虽然已经关于发动机1具有多于四个气缸的事实在该实施例中进行了描述，但 是发动机可以具有四个气缸或者三个气缸。根据本发明的低负载状态可以具有不同于上 述那些条件的、规定其它参数的条件。此外，可以根据在当失火判定部55判定失火发生 时的前一测量周期中的旋转波动量DTdi通过具有多个第二判定阈值并且从该多个第二判 定阈值中选出一个而判定失火。如可以从前面的说明看到地，即使当发动机在低负载状态下运行并且点火角度 具有大的延迟角度并且在失火测量周期中的旋转波动影响到随后的没有失火的测量周期 时，根据本发明的、用于内燃发动机的失火探测设备也提供了准确的失火探测，这是因 为，除了基于第一判定阈值判定失火之外，还基于被设为大于第一判定阈值的第二判定 阈值判定失火。结果，根据本发明的、用于内燃发动机的失火探测设备对于用于火花点 火类型的多缸内燃发动机的失火探测设备而言是特别地有用的，该失火探测设备通过基 于由于在多缸内燃发动机中的气缸之一中发生的失火所产生的旋转波动信息判定失火而 探测失火。
权利要求
1.一种用于火花点火类型的多缸内燃发动机的失火探测设备，该失火探测设备包括测量装置，用于对于按照点火次序相继的多个发动机气缸在测量周期中测量所述多 缸内燃发动机的曲轴的旋转的波动量，该测量周期表示旋转角度的预定范围；失火判定装置，用于根据通过比较由所述测量装置测量到的所述波动量与预定的第 一判定阈值获得的结果，来判定所述多个发动机气缸中的任一个发动机气缸中是否发生 失火；运行状态判定装置，用于判定所述多缸内燃发动机是否在预定的特定运行状态下运 行；禾口点火角度判定装置，用于判定点火角度是否大于预定的点火延迟角度，其中所述失火判定装置设有第一判定阈值映射，该第一判定阈值映射表示作为所述多 缸内燃发动机的旋转速度的函数的所述第一判定阈值；和第二判定阈值映射，该第二判 定阈值映射表示作为所述多缸内燃发动机的旋转速度的函数的、比所述第一阈值大的第 二判定阈值，当所述运行状态判定装置判定出所述多缸内燃发动机在所述预定的特定运行状态下 运行并且所述点火角度判定装置判定出所述点火角度大于所述预定的延迟角度时，所述 失火判定装置通过比较所述波动量与所述第一判定阈值和所述第二判定阈值来判定所述 失火是否发生，并且，当所述运行状态判定装置判定出所述多缸内燃发动机未在所述预 定的特定运行状态下运行或者所述点火角度判定装置判定出所述点火角度不大于所述预 定的点火延迟角度时，所述失火判定装置仅通过比较所述波动量和所述第一判定阈值来 判定所述失火是否发生。
2.如权利要求1中所述的失火探测设备，其中在所述运行状态判定装置判定出所述多缸内燃发动机在所述预定的特定运行状态下 运行并且所述点火角度判定装置判定出所述点火角度大于所述预定的点火延迟角度时， 在当所述失火判定装置从基于所述第一判定阈值映射的值的比较结果判定出所述多个发 动机气缸中的一个发动机气缸中发生失火时的所述测量周期之后的所述测量周期中，所 述失火判定装置运行以从基于所述第二判定阈值映射的值的比较结果来判定所述多个发 动机气缸中的任一个发动机气缸中所述失火是否发生。
3.如权利要求1中所述的失火探测设备，其中所述测量装置运行以对于按照点火次序相继的所述多个发动机气缸、根据所述测量 周期的两个相继周期之间的使得所述曲轴在经过压缩上止点之后达到预定的曲柄角度所 需要的旋转时间的差异，来在测量周期中测量所述曲轴的旋转的所述波动量，并且所述第二判定阈值映射中表示的所述第二判定阈值被设为具有的所述需要旋转时间 比所述第一判定阈值映射中表示的所述第一判定阈值的所述对应的需要旋转时间长。
4.如权利要求2中所述的失火探测设备，其中所述测量装置运行以对于按照点火次序相继的所述多个发动机气缸、根据所述测量 周期的两个相继周期之间的使得所述曲轴在经过压缩上止点之后达到预定的曲柄角度所 需要的旋转时间的差异，来在测量周期中测量所述曲轴的旋转的所述波动量，并且所述第二判定阈值映射中表示的所述第二判定阈值被设为具有的所述需要旋转时间比所述第一判定阈值映射中表示的所述第一判定阈值的所述对应的需要旋转时间长。
5.如权利要求1中所述的失火探测设备，其中所述特定运行状态包括所述多缸内燃发动机的旋转速度小于预定的旋转速度；用 于所述多缸内燃发动机的冷却水的温度低于用于所述多缸内燃发动机的起动的预定的水 温度；和所述多缸内燃发动机运行以加热用于清洁排气的催化转化器。
6.如权利要求2中所述的失火探测设备，其中所述特定运行状态包括所述多缸内燃发动机的旋转速度小于预定的旋转速度；用 于所述多缸内燃发动机的冷却水的温度低于用于所述多缸内燃发动机的起动的预定的水 温度；和所述多缸内燃发动机运行以加热用于清洁排气的催化转化器。
7.如权利要求3中所述的失火探测设备，其中所述特定运行状态包括所述多缸内燃发动机的旋转速度小于预定的旋转速度；用 于所述多缸内燃发动机的冷却水的温度低于用于所述多缸内燃发动机的起动的预定的水 温度；和所述多缸内燃发动机运行以加热用于清洁排气的催化转化器。
8.如权利要求1中所述的失火探测设备，其中所述特定运行状态包括用于所述多缸内燃发动机的进气量小于在低负载状态下的 预定的进气量；和所述多缸内燃发动机能够与之脱离的惯性负载被脱离。
9.如权利要求2中所述的失火探测设备，其中所述特定运行状态包括用于所述多缸内燃发动机的进气量小于在低负载状态下的 预定的进气量；和所述多缸内燃发动机能够与之脱离的惯性负载被脱离。
10.如权利要求3中所述的失火探测设备，其中所述特定运行状态包括用于所述多缸内燃发动机的进气量小于在低负载状态下的 预定的进气量；和所述多缸内燃发动机能够与之脱离的惯性负载被脱离。
11.如权利要求4中所述的失火探测设备，其中所述特定运行状态包括用于所述多缸内燃发动机的进气量小于在低负载状态下的 预定的进气量；和所述多缸内燃发动机能够与之脱离的惯性负载被脱离。
12.如权利要求1中所述的失火探测设备，进一步包括模式判定装置，用于当所述失火判定装置判定出所述多个发动机气缸中的一个发动 机气缸中发生失火时，判定在包括所述多个发动机气缸中的失火发动机气缸的按照点火 次序相继的所述多个发动机气缸中的失火模式。
13.如权利要求2中所述的失火探测设备，进一步包括模式判定装置，用于当所述失火判定装置判定出所述多个发动机气缸中的一个发动 机气缸中发生失火时，判定在包括所述多个发动机气缸中的失火发动机气缸的按照点火 次序相继的所述多个发动机气缸中的失火模式。
14.如权利要求3中所述的失火探测设备，进一步包括模式判定装置，用于当所述失火判定装置判定出所述多个发动机气缸中的一个发动 机气缸中发生失火时，判定在包括所述多个发动机气缸中的失火发动机气缸的按照点火 次序相继的所述多个发动机气缸中的失火模式。
15.如权利要求4中所述的失火探测设备，进一步包括模式判定装置，用于当所述失火判定装置判定出所述多个发动机气缸中的一个发动机气缸中发生失火时，判定在包括所述多个发动机气缸中的失火发动机气缸的按照点火 次序相继的所述多个发动机气缸中的失火模式。
16.如权利要求5中所述的失火探测设备，进一步包括模式判定装置，用于当所述失火判定装置判定出所述多个发动机气缸中的一个发动 机气缸中发生失火时，判定在包括所述多个发动机气缸中的失火发动机气缸的按照点火 次序相继的所述多个发动机气缸中的失火模式。
17.如权利要求1到16任一项中所述的失火探测设备，其中 所述多缸内燃发动机具有超过四个气缸的发动机气缸。
全文摘要
构造有测量旋转波动量DTdi的旋转波动测量部51、通过比较旋转波动量与判定阈值而判定失火的失火判定部55、判定内燃发动机在低负载状态下运行的低负载判定部56和判定点火角度超过点火延迟角度的点火角度判定部57，其中失火判定部55具有带有相对于发动机旋转速度ne的判定阈值th1的映射M1和带有与映射M1相比具有较大的旋转波动量的判定阈值th2的映射M2，并且当在点火角度超过点火延迟角度时发动机在低负载状态下运行时基于映射M1和M2判定失火，并且在其它情形中仅仅基于映射M1判定失火。
文档编号F02D41/14GK102016270SQ20088012435
公开日2011年4月13日 申请日期2008年12月25日 优先权日2008年1月23日
发明者片山章弘, 近藤亮 申请人:丰田自动车株式会社